ANSYS Workbench 18.0有限元分析从入门到精通（升级版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈艳霞 著

图书标签:

• ANSYS
• Workbench
• 有限元分析
• FEA
• 仿真
• 工程分析
• 结构力学
• 数值计算
• 入门
• 精通
• 升级版

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121335761

版次：1

商品编码：12307225

包装：平装

丛书名： 技能应用速成系列

开本：16开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：524

字数：840000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可供理工院校土木工程、机械工程、力学、电气工程等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用，同时也可作为相关工程技术人员从事工程研究的参考书。

（1）在16.0版广泛应用的基础上，吸收众多读者的宝贵建议，大幅完善图书内容。 （2）不论从整体构思上还是每章内容安排上，都是从基础到应用，从简单到复杂，有利于读者循序渐进地掌握相关知识。 （3）实例丰富，以实例为主线展开， 既生动形象又简洁明了。 （4）条理清晰，讲解详细，确保自学的读者能独立学习和应用软件。

内容简介

本书以ANSYS Workbench 18.0为操作平台，详细介绍软件的功能和应用，内容丰富，涉及面广，使读者在掌握软件操作的同时，也能掌握解决相关工程领域实际问题的思路与方法，自如地解决本领域所出现的问题。 全书分为5部分共19章，第1部分从ANSYS Workbench 18.0各个功能模块着手，介绍常用命令的使用以及几何建模、网格划分和后处理的相关知识；第2部分以项目范例为引导，主要讲解在Workbench平台中进行的结构静力学分析、模态分析、谐响应分析、响应谱分析、瞬态动力学分析和随机振动分析等；第3部分作为结构有限元分析的进阶部分，主要讲解在Workbench平台中进行的显示动力学分析、结构非线性分析、接触分析、特征值屈曲分析等；第4部分以项目范例为引导，主要讲解在Workbench平台中进行的热力学分析、疲劳分析、流体动力学分析和结构优化分析等；第5部分主要介绍多物理场耦合分析中的电磁热耦合分析。 本书工程实例丰富、讲解详尽，内容循序渐进、深入浅出，可供理工科院校土木工程、机械工程、力学、电气工程等相关专业的高年级本科生、研究生和教师使用，同时也可作为相关工程技术人员从事工程研究的参考书。

作者简介

CAX技术联盟是由计算机辅助技术领域的专业人员组成，包括来自于中国科学院、清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学等高校科研机构以及航空航天、兵器工业、建筑设计院、核工业等工业集团的从业人员。联盟成员均毕业于国内外著名高校，拥有硕士、博士学历，在教学科研第一线，拥有较高的学术专业水平。本联盟已经和正在推出计算机辅助技术领域的科技图书，以提高国内计算机辅助技术领域的水平。

目录

目 录
第1章 ANSYS Workbench 18．0概述 1
1．1 Workbench平台界面 2
1．1．1 菜单栏 3
1．1．2 工具栏 9
1．1．3 工具箱 9
1．2 操作实例―用户自定义分析模板建立 12
1．3 本章小结 15
第2章 几何建模 16
2．1 DesignModeler几何建模概述 17
2．1．1 DesignModeler几何建模平台 17
2．1．2 菜单栏 18
2．1．3 工具栏 26
2．1．4 常用命令栏 28
2．1．5 Tree Outline（模型树） 28
2．1．6 DesignModeler启动与草绘 31
2．1．7 DesignModeler特有操作 35
2．2 几何建模实例 41
2．2．1 几何建模实例1―实体建模 42
2．2．2 几何建模实例2―概念建模 45
2．3 本章小结 51
第3章 网格划分 52
3．1 ANSYS Meshing网格划分 53
3．1．1 Meshing网格划分适用领域 53
3．1．2 Meshing网格划分方法 53
3．1．3 Meshing网格默认设置 57
3．1．4 Meshing网格尺寸设置 58
3．1．5 Meshing网格Quality设置 62
3．1．6 Meshing网格膨胀层设置 68
3．1．7 Meshing网格高级选项 69
3．1．8 Meshing网格统计 70
3．2 ANSYS Meshing网格划分实例 71
3．2．1 应用实例1―Inflation网格划分 71
3．2．2 应用实例2―MultiZone网格划分 76
3．3 ANSYS Workbench其他网格划分工具 81
3．3．1 ICEM CFD软件简介 81
3．3．2 TGrid软件简介 82
3．3．3 Gambit软件功能 83
3．4 本章小结 84
第4章 后处理 85
4．1 ANSYS Mechanical 18．0后处理 86
4．1．1 查看结果 86
4．1．2 结果显示 89
4．1．3 变形显示 89
4．1．4 应力和应变 90
4．1．5 接触结果 91
4．1．6 自定义结果显示 92
4．2 案例分析 93
4．2．1 问题描述 93
4．2．2 启动Workbench并建立分析项目 93
4．2．3 导入创建几何体 94
4．2．4 添加材料库 95
4．2．5 添加模型材料属性 96
4．2．6 划分网格 97
4．2．7 施加载荷与约束 98
4．2．8 结果后处理 100
4．2．9 保存与退出 103
4．3 本章小结 104
第5章 结构静力学分析 105
5．1 线性静力分析简介 106
5．1．1 线性静力分析 106
5．1．2 线性静力分析流程 106
5．1．3 线性静力分析基础 107
5．2 项目分析1―实体静力分析 107
5．2．1 问题描述 107
5．2．2 启动Workbench并建立分析项目 108
5．2．3 导入创建几何体 108
5．2．4 添加材料库 109
5．2．5 添加模型材料属性 111
5．2．6 划分网格 111
5．2．7 施加载荷与约束 112
5．2．8 结果后处理 114
5．2．9 保存与退出 115
5．3 项目分析2―梁单元线性静力分析 116
5．3．1 问题描述 116
5．3．2 启动Workbench并建立分析项目 116
5．3．3 创建几何体 117
5．3．4 添加材料库 123
5．3．5 添加模型材料属性 124
5．3．6 划分网格 125
5．3．7 施加载荷与约束 126
5．3．8 结果后处理 128
5．3．9 保存与退出 129
5．4 项目分析3―曲面实体静力分析 130
5．4．1 问题描述 130
5．4．2 启动Workbench并建立分析项目 131
5．4．3 导入创建几何体 131
5．4．4 添加材料库 132
5．4．5 添加模型材料属性 134
5．4．6 划分网格 135
5．4．7 施加载荷与约束 135
5．4．8 结果后处理 137
5．4．9 保存与退出 139
5．5 项目分析4―支承座静态结构分析 139
5．5．1 问题描述 139
5．5．2 赋予材料和划分网格 144
5．5．3 添加约束和载荷 145
5．5．4 求解 147
5．5．5 后处理 148
5．5．6 保存与退出 149
5．6 项目分析5―子模型静力分析 149
5．6．1 问题描述 149
5．6．2 启动Workbench并建立分析项目 150
5．6．3 导入创建几何体 150
5．6．4 添加材料库 151
5．6．5 添加模型材料属性 153
5．6．6 划分网格 154
5．6．7 施加载荷与约束 155
5．6．8 结果后处理 156
5．6．9 子模型分析 157
5．6．10 保存并退出 161
5．7 本章小结 162
第6章 模态分析 163
6．1 模态分析简介 164
6．1．1 模态分析 164
6．1．2 模态分析基础 165
6．2 项目分析1―计算机机箱模态分析 165
6．2．1 问题描述 165
6．2．2 启动Workbench并建立分析项目 166
6．2．3 导入创建几何体 166
6．2．4 添加材料库 167
6．2．5 添加模型材料属性 169
6．2．6 划分网格 170
6．2．7 施加载荷与约束 170
6．2．8 结果后处理 171
6．2．9 保存与退出 173
6．3 项目分析2―有预应力模态分析 174
6．3．1 问题描述 174
6．3．2 启动Workbench并建立分析项目 175
6．3．3 导入创建几何体 175
6．3．4 添加材料库 176
6．3．5 添加模型材料属性 178
6．3．6 划分网格 178
6．3．7 施加载荷与约束 179
6．3．8 模态分析 181
6．3．9 后处理 181
6．3．10 保存与退出 183
6．4 项目分析3―制动鼓模态分析 184
6．4．1 问题描述 184
6．4．2 添加材料和导入模型 184
6．4．3 赋予材料和划分网格 186
6．4．4 添加约束和载荷 187
6．4．5 求解 188
6．4．6 后处理 188
6．4．7 保存与退出 190
6．5 本章小结 191
第7章 谐响应分析 192
7．1 谐响应分析简介 193
7．1．1 谐响应分析 193
7．1．2 谐响应分析基础 193
7．2 项目分析1―计算机机箱谐响应分析 193
7．2．1 问题描述 194
7．2．2 启动Workbench并建立分析项目 194
7．2．3 创建谐响应项目 194
7．2．4 施加载荷与约束 195
7．2．5 结果后处理 197
7．2．6 保存与退出 199
7．3 项目分析2―齿轮箱谐响应分析 200
7．3．1 问题描述 200
7．3．2 启动Workbench并建立分析项目 200
7．3．3 创建模态分析项目 201
7．3．4 材料选择 202
7．3．5 施加载荷与约束 202
7．3．6 模态求解 204
7．3．7 后处理 205
7．3．8 创建谐响应分析项目 206
7．3．9 施加载荷与约束 206
7．3．10 谐响应计算 208
7．3．11 结果后处理 209
7．3．12 保存与退出 210
7．4 项目分析3―丝杆谐响应分析 211
7．4．1 问题描述 211
7．4．2 添加材料和导入模型 211
7．4．3 赋予材料和划分网格 212
7．4．4 添加约束和载荷 214
7．4．5 谐响应求解 215
7．4．6 谐响应后处理 216
7．4．7 保存与退出 218
7．5 本章小结 219
第8章 响应谱分析 220
8．1 响应谱分析简介 221
8．2 项目分析1―塔架响应谱分析 222
8．2．1 问题描述 222
8．2．2 启动Workbench并建立分析项目 222
8．2．3 导入几何体模型 222
8．2．4 模态分析 223
8．2．5 添加材料库 224
8．2．6 划分网格 225
8．2．7 施加约束 226
8．2．8 结果后处理 227
8．2．9 响应谱分析 228
8．2．10 添加加速度谱 230
8．2．11 后处理 231
8．2．12 保存与退出 232
8．3 项目分析2―计算机机箱响应谱分析 233
8．3．1 问题描述 233
8．3．2 启动Workbench并建立分析项目 233
8．3．3 响应谱分析 234
8．3．4 添加加速度谱 235
8．3．5 后处理 236
8．3．6 保存与退出 237
8．4 本章小结 237
第9章 瞬态动力学分析 238
9．1 瞬态动力学分析简介 239
9．1．1 瞬态分析简介 239
9．1．2 瞬态分析公式 239
9．2 项目分析1―实体梁瞬态动力学分析 240
9．2．1 问题描述 240
9．2．2 启动Workbench并建立分析项目 240
9．2．3 创建几何体模型 240
9．2．4 模态分析 243
9．2．5 创建材料 243
9．2．6 模态分析前处理 245
9．2．7 施加约束 246
9．2．8 结果后处理 248
9．2．9 瞬态动力学分析 249
9．2．10 添加动态力载荷 250
9．2．11 后处理 253
9．2．12 保存与退出 254
9．3 项目分析2―弹簧瞬态动力学分析 254
9．3．1 问题描述 255
9．3．2 启动Workbench并建立分析项目 255
9．3．3 创建几何体模型 255
9．3．4 模态分析 256
9．3．5 模态分析前处理 257
9．3．6 施加约束 258
9．3．7 结果后处理 259
9．3．8 瞬态动力学分析 260
9．3．9 添加动态力载荷 262
9．3．10 后处理 264
9．3．11 保存与退出 266
9．4 本章小结 266
第10章 随机振动分析 267
10．1 随机振动分析简介 268
10．2 项目分析1―随机振动 学分析 268
10．2．1 问题描述 268
10．2．2 启动Workbench并建立 分析项目 268
10．2．3 创建几何体模型 269
10．2．4 模态分析 271
10．2．5 创建材料 272
10．2．6 模态分析前处理 274
10．2．7 施加约束 275
10．2．8 结果后处理 276
10．2．9 随机振动分析 277
10．2．10 添加加速度谱 278
10．2．11 后处理 280
10．2．12 保存与退出 281
10．3 项目分析2―弹簧随机振动分析 281
10．3．1 问题描述 281
10．3．2 启动Workbench并建立分析项目 281
10．3．3 创建几何体模型 282
10．3．4 模态分析 283
10．3．5 模态分析前处理 283
10．3．6 施加约束 285
10．3．7 结果后处理 286
10．3．8 随机振动分析 287
10．3．9 添加动态力载荷 288
10．3．10 后处理 290
10．3．11 保存与退出 291
10．4 本章小结 291
第11章 显式动力学分析 292
11．1 显式动力学分析简介 293
11．1．1 ANSYS Explicit STR2 293
11．1．2 ANSYS AUTODYN 293
11．1．3 ANSYS LS-DYNA 294
11．2 项目分析1―钢钉受力显式动力学分析 294
11．2．1 问题描述 294
11．2．2 启动Creo Parametric 3．0 295
11．2．3 启动Workbench建立项目 297
11．2．4 显式动力学分析 298
11．2．5 材料选择与赋予 299
11．2．6 建立项目分析 299
11．2．7 分析前处理 300
11．2．8 施加载荷与约束 302
11．2．9 结果后处理 304
11．2．10 保存与退出 306
11．3 项目分析2―钢板成型显式动力学分析 306
11．3．1 问题描述 307
11．3．2 启动Workbench并建立分析项目 307
11．3．3 导入几何模型 307
11．3．4 材料选择 308
11．3．5 显式动力学分析前处理 309
11．3．6 施加约束 312
11．3．7 结果后处理 313
11．3．8 启动AUTODYN软件 315
11．3．9 LS-DYNA计算 316
11．3．10 保存与退出 317
11．4 本章小结 318
第12章 结构非线性分析 319
12．1 结构非线性分析简介 320
12．1．1 Contact Type―接触类型 321
12．1．2 塑性 321
12．1．3 屈服准则 321
12．1．4 非线性分析 322
12．2 项目分析―接触大变形分析 322
12．2．1 问题描述 322
12．2．2 启动Workbench并建立分析项目 323
12．2．3 创建几何体模型 323
12．2．4 瞬态分析 324
12．2．5 创建材料 325
12．2．6 瞬态分析前处理 326
12．2．7 施加约束 328
12．2．8 结果后处理 329
12．3 本章小结 331
第13章 接触分析 332
13．1 接触分析简介 333
13．2 项目分析1―虎钳接触分析 333
13．2．1 问题描述 333
13．2．2 启动Workbench软件 334
13．2．3 导入几何体模型 334
13．2．4 创建分析项目 335
13．2．5 添加材料库 336
13．2．6 添加模型材料属性 337
13．2．7 创建接触 338
13．2．8 划分网格 341
13．2．9 施加载荷 342
13．2．10 结果后处理 343
13．2．11 保存与退出 344
13．3 项目分析2―装配体接触分析 344
13．3．1 问题描述 345
13．3．2 启动Workbench软件 345
13．3．3 导入几何体模型 346
13．3．4 创建分析项目 347
13．3．5 添加材料库 347
13．3．6 添加模型材料属性 349
13．3．7 创建接触 349
13．3．8 划分网格 352
13．3．9 施加载荷与约束 353
13．3．10 结果后处理 355
13．3．11 保存与退出 356
13．4 本章小结 356
第14章 特征值屈曲分析 357
14．1 特征值屈曲分析简介 358
14．1．1 屈曲分析 358
14．1．2 特征值屈曲分析 358
14．2 项目分析1―钢管屈曲分析 359
14．2．1 问题描述 359
14．2．2 启动Workbench并建立分析项目 359
14．2．3 创建几何体 359
14．2．4 设置材料 361
14．2．5 添加模型材料属性 361
14．2．6 划分网格 362
14．2．7 施加载荷与约束 364
14．2．8 结果后处理 366
14．2．9 特征值屈曲分析 368
14．2．10 施加载荷与约束 368
14．2．11 结果后处理 369
14．2．12 保存与退出 371
14．3 项目分析2―金属容器屈曲分析 371
14．3．1 问题描述 371
14．3．2 启动Workbench并建立分析项目 371
14．3．3 创建几何体 372
14．3．4 设置材料 374
14．3．5 添加模型材料属性 374
14．3．6 划分网格 375
14．3．7 施加载荷与约束 375
14．3．8 结果后处理 377
14．3．9 特征值屈曲分析 379
14．3．10 施加载荷与约束 380
14．3．11 结果后处理 381
14．3．12 保存与退出 382
14．4 项目分析3―工字梁屈曲分析 383
14．4．1 问题描述 383
14．4．2 添加材料和导入模型 383
14．4．3 添加屈曲分析项目 386
14．4．4 赋予材料和划分网格 387
14．4．5 添加约束和载荷 388
14．4．6 静态力求解 390
14．4．7 屈曲分析求解 391
14．4．8 后处理 391
14．4．9 保存与退出 393
14．5 本章小结 393
第15章 热力学分析 394
15．1 热力学分析简介 395
15．1．1 热力学分析 395
15．1．2 瞬态分析 395
15．1．3 基本传热方式 395
15．2 项目分析1―杯子稳态热力学分析 396
15．2．1 问题描述 396
15．2．2 启动Workbench并建立分析项目 397
15．2．3 导入几何体模型 397
15．2．4 创建分析项目 398
15．2．5 添加材料库 398
15．2．6 添加模型材料属性 400
15．2．7 划分网格 401
15．2．8 施加载荷与约束 401
15．2．9 结果后处理 403
15．2．10 保存与退出 404
15．3 项目分析2―杯子瞬态热力学分析 405
15．3．1 瞬态热力学分析 405
15．3．2 设置分析选项 405
15．3．3 后处理 406
15．3．4 保存与退出 407
15．4 本章小结 407
第16章 疲劳分析 408
16．1 疲劳分析简介 409
16．1．1 疲劳概述 409
16．1．2 恒定振幅载荷 409
16．1．3 成比例载荷 409
16．1．4 应力定义 409
16．1．5 应力―寿命曲线 410
16．1．6 总结 410
16．2 项目分析1―椅子疲劳分析 411
16．2．1 问题描述 411
16．2．2 启动Workbench并建立分析项目 411
16．2．3 保存工程文件 412
16．2．4 更改设置 412
16．2．5 添加疲劳分析选项 413
16．2．6 保存与退出 415
16．3 项目分析2―实体疲劳分析 416
16．3．1 问题描述 416
16．3．2 启动Workbench并建立分析项目 416
16．3．3 导入创建几何体 417
16．3．4 添加材料库 417
16．3．5 添加模型材料属性 417
16．3．6 划分网格 418
16．3．7 施加载荷与约束 418
16．3．8 结果后处理 420
16．3．9 保存文件 421
16．3．10 插入Fatigue Tool工具 421
16．3．11 疲劳分析 422
16．3．12 保存与退出 423
16．4 本章小结 423
第17章 流体动力学分析 425
17．1 流体动力学分析简介 426
17．1．1 流体动力学分析 426
17．1．2 基本控制方程 429
17．2 项目分析1―三通流体动力学分析 431
17．2．1 问题描述 432
17．2．2 启动Workbench并建立分析项目 432
17．2．3 创建几何体模型 432
17．2．4 流体动力学分析 434
17．2．5 网格划分 434
17．2．6 流体动力学前处理 436
17．2．7 流体计算 439
17．2．8 结果后处理 440
17．3 项目分析2―叶轮外流场分析 442
17．3．1 问题描述 443
17．3．2 启动Workbench并建立分析项目 443
17．3．3 创建几何体模型 443
17．3．4 创建外部流场 445
17．3．5 流体动力学分析 446
17．3．6 网格划分 446
17．3．7 流体动力学前处理 448
17．3．8 流体计算 452
17．3．9 结果后处理 453
17．3．10 结构静力分析模块 455
17．4 本章小结 459
第18章 结构优化分析 460
18．1 结构优化分析简介 461
18．1．1 优化设计概述 461
18．1．2 Workbench结构优化分析简介 461
18．1．3 Workbench结构优化分析 462
18．2 项目分析―响应曲面优化分析 463
18．2．1 问题描述 463
18．2．2 启动Workbench并建立分析项目 463
18．2．3 导入几何模型 464
18．2．4 结果后处理 469
18．3 本章小结 477
第19章 耦合场分析 478
19．1 多物理场耦合分析简介 479
19．2 项目分析1―四分裂导线电磁结构耦合分析 479
19．2．1 问题描述 480
19．2．2 软件启动与保存 480
19．2．3 建立电磁分析与数据读取 481
19．2．4 求解器与求解域的设置 482
19．2．5 赋予材料属性 484
19．2．6 添加激励 484
19．2．7 网格划分与分析步创建 485
19．2．8 模型检查与计算 487
19．2．9 后处理 487
19．2．10 创建力学分析和数据共享 488
19．2．11 材料设定 490
19．2．12 网格划分 492
19．2．13 添加边界条件与映射激励 493
19．2．14 求解计算 494
19．2．15 后处理 495
19．2．16 保存与退出 496
19．3 项目分析2―螺线管电磁结构耦合分析 496
19．3．1 问题描述 497
19．3．2 软件启动与保存 497
19．3．3 导入几何数据文件 498
19．3．4 建立电磁分析与数据读取 500
19．3．5 求解器与求解域的设置 502
19．3．6 赋予材料属性 503
19．3．7 添加激励 504
19．3．8 模型检查与计算 505
19．3．9 后处理 505
19．3．10 创建力学分析和数据共享 506
19．3．11 材料设定 507
19．3．12 网格划分 508
19．3．13 添加边界条件与映射激励 509
19．3．14 求解计算 510
19．3．15 后处理 511
19．3．16 保存与退出 511
19．4 本章小结 511

前言/序言

前 言

ANSYS Workbench作为多物理场及优化分析平台，将占流体市场份额最大的FLUENT及CFX软件集成起来，同时也将电磁行业分析标准的ANSOFT系列软件集成到其平台，并且提供了软件之间的数据耦合，给用户提供了巨大的便利。

目前，ANSYS公司的最新版ANSYS Workbench 18.0所提供的CAD双向参数链接互动、项目数据自动更新机制、全面的参数管理、无缝集成的优化设计工具等，使ANSYS在“仿真驱动产品设计（Simulation Driven Product Development，SDPD）”方面达到了前所未有的高度，同时ANSYS Workbench 18.0具有强大的结构、流体、热、电磁及其相互耦合分析的功能。

1．本书特点

由浅入深，循序渐进。本书以初中级读者为对象，首先从有限元基本原理及ANSYS Workbench使用基础讲起，再辅以ANSYS Workbench在工程中的应用案例帮助读者尽快掌握ANSYS Workbench进行有限元分析的技能。

步骤详尽，内容新颖。本书结合作者多年ANSYS Workbench使用经验与实际工程应用，将ANSYS Workbench软件的使用方法与技巧详细地讲解给读者。本书在讲解过程中步骤详尽、内容新颖，讲解过程辅以相应的图片，使读者在阅读时一目了然，从而快速掌握书中所讲内容。

版本最新，质量保证。本书在上一版的基础上，为适应新版软件要求进行版本升级，在结构上进行了局部调整，对原书中存在的错误进行了修订，对模型和程序重新进行了仿真计算校核，提高了图书质量。

2．本书内容

本书在进行必要的理论概述基础上，通过大量的典型案例对ANSYS Workbench分析平台中的模块进行详细介绍，并结合实际工程与生活中的常见问题进行详细讲解，全书内容简洁明快，给人耳目一新的感觉。

本书分为5部分共19章，介绍ANSYS Workbench在结构、热学、流体力学和疲劳分析等各个领域中的有限元分析及操作过程。

第1部分介绍有限元理论和ANSYS Workbench 18.0常用命令、几何建模与导入方法、网格划分及网格质量评价方法、结果的后处理操作等方面的内容。

第1章 ANSYS Workbench 18.0概述 第2章 几何建模

第3章 网格划分 第4章 后处理

第2部分介绍ANSYS Workbench结构基础分析内容，包括结构静力学分析、模态分析、谐响应分析、响应谱分析、瞬态动力学分析和随机振动分析六个方面的内容。

第5章 结构静力学分析 第6章　模态分析

第7章　谐响应分析 第8章　响应谱分析

第9章　瞬态动力学分析 第10章　随机振动分析

第3部分介绍ANSYS Workbench结构进阶分析功能，主要包括显示动力学分析、结构非线性分析、接触分析和特征值屈曲分析等内容。

第11章　显示动力学分析 第12章　结构非线性分析

第13章　接触分析 第14章　特征值屈曲分析

第4部分介绍ANSYS Workbench在热力学分析、疲劳分析、流体动力学分析和结构优化分析等方面的内容。

第15章　热力学分析 第16章　疲劳分析

第17章　流体动力学分析 第18章　结构优化分析

第5部分介绍ANSYS Workbench结构高级分析功能中的电磁耦合分析，本部分一章内容。

第19章　耦合场分析

注意：其中的电磁分析模块（Maxwell）及疲劳分析模块（nCode）需要读者单独安装。另外，本书中部分章节的内容需要安装接口程序。

3．配套资源

本书配套资源包括案例模型与案例的操作文档，其中案例的模型文件与案例工程文件同放于相关章节的目录中。

例如，第16章的第2个操作实例“项目分析2——实体疲劳分析”的几何文件和工程项目管理文件放置在“Chapter16char16-2”路径的文件夹下。

本书配套资源下载地址为华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）的本书页面，或与本书作者和编辑联系。

4．读者对象

本书适合ANSYS Workbench 18.0初学者和期望提高有限元分析及建模仿真工程应用能力的读者，具体包括如下。

? 大中专院校的教师和学生 ? 相关培训机构的教师和学员

? 广大科研工作人员 ? ANSYS Workbench 18.0爱好者

5．本书作者

本书主要由陈艳霞编写，其他参与编写的人员还有张明明、吴光中、魏鑫、石良臣、刘冰、林晓阳、唐家鹏、丁金滨、王菁、吴永福、张小勇、李昕、刘成柱、乔建军、张迪妮、张岩、温光英、温正、郭海霞、王芳、曹渊。虽然作者在编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中欠妥之处，请读者及各位同行批评指正，在此表示诚挚的谢意。

6．读者服务

为了方便解决本书疑难问题，读者若在学习过程中遇到有关的技术问题，可以发邮件到邮箱caxbook@126.com，或访问作者博客http://blog.sina.com.cn/caxbook，我们会尽快给予解答，竭诚为您服务。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　编 者

《工程仿真：从概念到实践》 本书旨在为广大工程师、研究人员及对工程仿真领域感兴趣的读者提供一个全面、深入的学习平台。我们将从工程仿真的基本原理出发，循序渐进地引导读者掌握现代工程设计中不可或缺的仿真分析技术，最终能够独立完成复杂工程问题的仿真求解与结果解读。 第一部分：仿真基础与建模 绪论：工程仿真的基石 何为工程仿真？其在现代工程设计中的核心地位与价值。 仿真流程概览：从问题定义、模型建立、求解器设置到后处理分析。 有限元方法（FEM）的核心思想：离散化、单元选择、插值函数、弱形式与刚度矩阵。 仿真与物理现实的联系：材料本构模型、边界条件、载荷施加的物理意义。 仿真在产品开发周期中的应用：概念验证、优化设计、故障诊断、性能预测。 不同仿真领域的介绍：结构力学、流体动力学、热学、电磁场等。 几何建模与前处理：精度的起点 CAD模型导入与修复：常见的几何缺陷（如缝隙、重叠面、失效边）的识别与处理方法。 曲面与实体建模技巧：根据仿真需求选择合适的建模方式，创建高质量的计算几何。 特征识别与简化：去除对仿真结果影响不大的微小特征（如倒角、圆角、螺纹），提高计算效率。 几何清理工具的应用：如何有效地修复和优化几何模型，为网格生成奠定基础。 单位制与公差的设定：确保模型尺寸的准确性，避免潜在的数值问题。 坐标系与工作平面：理解并灵活运用，提高建模效率与精度。 第二部分：网格划分与分析设置 网格划分：连接离散与连续的桥梁 网格质量的重要性：单元形状、长宽比、雅可比（Jacobian）比、歪斜度等关键指标。 网格生成器介绍：不同类型网格（结构化、非结构化、混合网格）的特点与适用场景。 网格划分策略：全局网格与局部网格控制，细化区域的设定。 常见网格问题及解决办法：扭曲单元、网格不连续、退化单元的处理。 网格适应性（Adaptive Meshing）的概念与应用：自动优化网格以提高计算精度。 网格划分的经验法则：针对不同物理场和载荷情况的网格密度建议。 材料属性与本构模型：物理行为的数学表达 线弹性材料模型：杨氏模量、泊松比、密度等基本参数的定义。 非线性材料模型：屈服准则（如Von Mises、Tresca）、强化模型（如随动强化、综合强化）、损伤模型。 塑性力学基础：屈服面、流动法则、强化定律。 弹塑性应变硬化模型的实现：应力-应变曲线的导入与插值。 粘弹性与蠕变模型：时间依赖性材料行为的描述。 复合材料与多孔介质的建模：微观结构对宏观性能的影响。 材料库的应用与自定义材料的创建。 载荷与边界条件：模拟真实工况 力、压力、位移、温度等常见载荷类型的定义与施加。 固定约束、位移约束、弹簧约束等边界条件的设置。 对称性边界条件的应用：减少模型尺寸，提高计算效率。 接触（Contact）的建模：面-面接触、点-面接触、边-面接触的类型与摩擦设置。 接触行为的物理机制：刚性接触、罚刚性接触、增广拉格朗日接触。 螺栓连接的仿真：模拟预紧力和刚性连接。 温度载荷与热边界条件：热传导、对流、辐射的模拟。 载荷与边界条件的敏感性分析。 求解器设置与分析类型 静态结构分析（Static Structural）：稳态载荷下的应力、位移、应变分析。 瞬态结构分析（Transient Structural）：随时间变化的载荷与响应。 模态分析（Modal Analysis）：结构固有频率与振型求解。 谐响应分析（Harmonic Response）：周期性载荷下的稳态响应。 随机振动分析（Random Vibration）：随机激励下的响应分析。 屈曲与后屈曲分析（Buckling & Post-Buckling）：结构失稳的预测。 热分析（Thermal Analysis）：稳态与瞬态温度场、热流密度分析。 流体动力学（CFD）基础：Navier-Stokes方程、湍流模型（如Spalart-Allmaras, k-epsilon, k-omega）。 流固耦合（FSI）分析：流体与固体之间的相互作用。 接触类型与非线性分析的求解器选项：Newton-Raphson方法、修正Newton方法。 收敛性准则与求解器容差的设置。 第三部分：结果后处理与优化 结果可视化与解读：理解仿真数据 变形图、应力云图、位移云图、应变云图的显示与配置。 特定位置数据的提取：点、线、面上的应力、位移、应变值。 路径图（Path Plot）与图形（Graph）的应用：展示特定路径上的数据变化。 动画（Animation）的生成：观察结构变形、模态振型、载荷变化过程。 工程应力与真实应力的区分。 许用应力、屈服强度、断裂韧性等材料安全指标的应用。 失效模式的识别与分析：疲劳、断裂、屈曲等。 质量属性（Mass Property）与重心（Centroid）的计算。 报告生成与数据导出：分享仿真成果 报告模板的创建与自定义：包含模型信息、分析设置、关键结果图表。 图像与数据的导出格式：JPEG, PNG, PDF, CSV, TXT。 与其他工程软件的数据交互。 仿真结果的有效沟通与展示技巧。 仿真优化：提升设计性能 参数化设计（Parametric Design）的概念：将设计变量与仿真模型关联。 优化目标函数的设定：最小化重量、最大化刚度、最小化应力等。 优化约束条件的定义：位移限制、应力限制、频率限制等。 优化算法介绍：梯度优化、响应面法、遗传算法。 迭代优化流程：设置设计变量范围，运行仿真，评估结果，调整变量，再次仿真。 多物理场耦合优化。 仿真在设计迭代中的作用：快速探索设计空间，寻找最优解。 第四部分：高级主题与案例分析 疲劳分析（Fatigue Analysis）：基于应力或应变分析，预测结构的寿命。 断裂力学（Fracture Mechanics）：裂纹扩展的模拟与风险评估。 动力学分析（Dynamics Analysis）：刚体动力学与柔体动力学。 多体动力学（Multibody Dynamics）：复杂机构的运动学与动力学仿真。 非线性分析进阶：大变形、材料非线性、接触非线性等复杂工况的处理。 前沿仿真技术：如拓扑优化、人工智能在仿真中的应用。 实际工程案例分析： 汽车零部件结构强度与轻量化设计。 航空航天结构的应力与振动分析。 机械设备的关键部件受力分析与寿命预测。 电子产品的热管理仿真。 医疗器械的生物力学仿真。 本书将通过清晰的语言、丰富的插图和实例，引导读者深入理解工程仿真的理论与实践，培养解决实际工程问题的能力。无论您是初学者还是有一定基础的工程师，本书都将为您提供宝贵的指导和启发，助您在工程仿真领域不断精进。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书是我近年来阅读过的关于ANSYS Workbench最优秀的技术书籍之一。它不仅内容翔实，讲解清晰，而且紧跟技术前沿，案例丰富。无论是对于初学者，还是有一定基础的工程师，这本书都能够提供极大的帮助。我强烈推荐这本书给所有需要学习或精进ANSYS Workbench有限元分析技能的朋友。 这本书的深度和广度都令人印象深刻。它并没有仅仅停留在软件操作层面，而是深入探讨了有限元分析的理论基础、应用方法以及在实际工程中的一些关键考虑因素。作者对于工程问题的理解，以及将复杂技术转化为易于理解的知识，都体现在这本书的字里行间。我个人从中受益匪浅，也相信这本书会成为更多工程师的学习良师。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一个显著优点在于其丰富的案例库。作者精心挑选了来自不同工程领域的典型问题，涵盖了机械、土木、航空航天等多个学科。每一个案例都从实际工程背景出发，详细阐述了建模、分析、求解和后处理的整个过程。我特别喜欢书中那些“疑难杂症”的案例，比如如何处理薄壁结构、如何模拟动态冲击、如何分析疲劳寿命等。这些案例不仅能够帮助我理解书中的理论知识，更能让我将所学应用于实际工作中。 我尝试着复现了书中的几个案例，比如一个悬臂梁的应力分析，一个压力容器的强度校核，还有一个简单的热传导问题。通过这些实践，我对ANSYS Workbench的理解更加深入。书中还提供了一些扩展思考题，鼓励读者自己去探索和解决更复杂的问题。这种“学以致用”的设计，让学习过程充满了挑战和成就感。而且，书中提供的案例不仅仅是演示，很多还包含了对结果的深入分析和解释，比如应力集中点的原因、变形模式的解读等，这些都是非常有价值的学习内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计也相当出色，清晰的章节划分，合理的字体大小，以及高质量的插图，都为阅读体验加分不少。每一张图都清晰地展示了操作步骤或者分析结果，使得读者能够一目了然。书中还使用了大量的代码示例（如果适用的话），或者重要的命令关键词高亮，这些细节都体现了编者的用心。我尤其喜欢书中将关键概念和操作步骤进行总结和归纳，使得我在回顾和复习时能够事半功倍。 在某些章节，书中还提供了一些“进阶技巧”和“常见问题解答”，这些内容能够帮助读者在掌握基本知识的基础上，进一步提升自己的技能。例如，在进行高精度仿真时，如何选择合适的求解器；在遇到收敛性问题时，有哪些常用的调试方法；如何对仿真结果进行不确定性分析等。这些内容都是在实际工作中非常实用的，能够帮助读者解决各种棘手的问题。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《ANSYS Workbench 18.0有限元分析从入门到精通（升级版）》，我的第一感觉是沉甸甸的，不仅是厚度，更是知识的分量。作为一名在工程领域摸爬滚打多年的“老兵”，我一直深知数值仿真在现代工程设计中的重要性，尤其是在材料力学、结构分析、热力学等领域，有限元分析（FEA）早已成为不可或缺的工具。ANSYS Workbench作为行业内的标杆，其强大的功能和友好的界面吸引了无数工程师。我之前也接触过一些关于ANSYS的资料，但总觉得碎片化，不够系统，尤其是在处理复杂问题时，总是会遇到一些瓶颈。这本书的出现，正好填补了我的学习空白。 我尤其欣赏书中对“入门”部分的细致讲解。很多同类书籍上来就抛出一堆复杂的概念和操作，让新手望而却步。但这本书却循序渐进，从ANSYS Workbench的安装配置，到基础的建模、网格划分、载荷施加、求解以及后处理，都做了非常清晰的演示。每一个步骤都配有详细的图文说明，仿佛作者就在我身边手把手教学。我尝试着跟着书中的例子，一步步操作，很快就掌握了基本的流程。这种“零基础”的友好度，对于那些初次接触有限元分析的同学来说，绝对是一大福音。它不会让你在最开始就感到挫败，而是让你在不断的实践中建立信心，慢慢体会到FEA的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我最直观的感受是这本书的“升级版”名副其实。相比于市面上一些陈旧的教程，这本书紧跟ANSYS Workbench 18.0的最新版本，包含了许多新功能和改进。例如，在用户界面上，18.0版本相较于之前的版本有不少优化，书中也相应地更新了操作截图和流程。我尤其关注了书中关于参数化建模和优化设计的章节。现在很多工程问题都需要进行多参数的优化，这本书提供了非常实用的方法和工具，能够帮助工程师快速找到最佳设计方案。 此外，书中对网格划分的深入讲解也是亮点。网格是有限元分析的基础，网格质量直接影响仿真结果的精度。本书详细介绍了不同类型的单元，以及如何根据几何形状、载荷和分析类型来选择合适的网格密度和质量控制方法。我还学到了如何使用局部网格细化、扫掠网格等高级技术来提高计算效率和精度。书中还讲解了如何进行网格收敛性研究，这是保证仿真结果可靠性的重要步骤。这些细节之处的讲解，充分体现了作者的专业性和严谨性。

评分☆☆☆☆☆

作为一本“升级版”的图书，它对于ANSYS Workbench 18.0的特性的把握非常到位。很多新功能的引入，使得仿真分析的效率和精度都得到了极大的提升，而这本书恰恰能够引导读者充分利用这些新特性。我注意到书中详细讲解了 Workbench 18.0在工作流程管理、数据共享以及与CAD软件的集成方面的进步，这对于提高团队协作效率和工程数据管理的规范性非常有帮助。 尤其让我印象深刻的是书中关于“设计勘探”（Design Exploration）和“参数化优化”（Parametric Optimization）的讲解。在现代工程设计中，往往需要对多个参数进行反复调整，以找到最优的设计方案。ANSYS Workbench 18.0在这方面提供了强大的支持，而这本书则非常细致地介绍了如何利用这些工具进行参数化建模、定义设计变量、设置响应目标，并最终通过自动化的流程来完成设计优化。这对于工程师来说，能够大大缩短设计周期，提高产品竞争力。

评分☆☆☆☆☆

对于“精通”部分的阐述，这本书更是给我带来了耳目一新的感觉。在掌握了基本操作之后，我发现自己迫切需要了解更高级的功能和更深入的理论。这本书并没有停留在浅尝辄止的层面，而是深入挖掘了ANSYS Workbench的许多强大之处。例如，在结构力学分析中，它详细讲解了非线性分析、模态分析、屈曲分析等，并给出了相应的案例。我尤其对书中关于接触算法的讲解印象深刻，理解了不同接触类型之间的差异以及如何根据实际情况选择最合适的设置，这对于提高仿真精度至关重要。 我还注意到书中对各种材料模型的介绍，包括线弹性、弹塑性、超弹性等，并讲解了如何为不同材料选择合适的本构模型。这对于模拟真实世界的复杂材料行为至关重要。此外，书中还涉及了热应力分析、流固耦合分析等更复杂的应用场景，这些都是我工作和学习中常常会遇到的难题。通过书中清晰的案例分析和步骤指导，我感觉自己对这些复杂问题的理解和解决能力得到了显著提升。这本书不仅仅是告诉“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”，这对于真正理解FEA的内在机理非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

更重要的是，这本书的“升级版”特点，让我能够用最新的工具解决实际问题。我一直相信，技术是不断发展的，只有紧跟最新的技术动态，才能保持自己在行业中的竞争力。ANSYS Workbench 18.0的出现，带来了很多性能上的提升和功能上的创新，而这本书则像是一座桥梁，将这些最新的技术成果，以一种易于理解和应用的方式，呈现在我们面前。 我特别想提的是，这本书在讲解复杂概念时，并没有回避数学原理，而是用一种更加易于接受的方式进行阐述。例如，在解释有限元法的基本原理时，书中会引用一些基础的数学公式，但同时也会辅以直观的图示和形象的比喻，使得读者能够理解其背后的物理意义，而不是仅仅停留在公式的层面。这种“理论与实践相结合”的教学方法，对于工程师来说是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

对于我而言，这本书最大的价值在于它提供了一个完整且系统的学习路径。很多时候，我们在学习新技术时，都会感到无从下手，不知道从哪里开始，也不知道应该学到什么程度。这本书就像一个详尽的地图，为我们指明了方向。从最基础的概念讲解，到具体的操作演示，再到复杂的案例分析，层层递进，让学习过程充满了逻辑性和连贯性。 我特别喜欢书中对于“可视化”的重视。ANSYS Workbench本身就提供了强大的后处理功能，可以将仿真结果以各种图表、动画等形式直观地展示出来。这本书也充分利用了这一优势，通过大量的仿真结果截图，帮助读者理解不同参数对模型行为的影响，以及如何从可视化结果中提取有用的信息。这种“看得见、摸得着”的学习方式，极大地增强了学习的趣味性和有效性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格也值得称赞。作者的叙述清晰流畅，逻辑严谨，避免了过于晦涩难懂的学术术语，使得非专业人士也能相对容易地理解。即使是涉及到一些复杂的数学原理，作者也能够通过形象的比喻和通俗的解释，将其化繁为简。我尤其喜欢书中对一些易混淆概念的辨析，比如应力和应变的区别，集中载荷和分布载荷的适用场景等。这些细致的解释，能够帮助读者避免一些常见的误区。 而且，作者在行文中也时常穿插一些工程应用的经验和建议，这些“干货”让这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的工程师在传授自己的心得体会。例如，在讲解网格划分时，作者会提醒我们在某些区域应该格外注意网格质量；在讲解载荷施加时，作者会提示我们在模拟时应该如何更接近实际工况。这些贴士对于新手来说，无疑是宝贵的财富，能够帮助他们少走弯路，提高效率。

评分☆☆☆☆☆

非常不错的一本书，值得一看！

评分☆☆☆☆☆

介绍的全面 但不精，从指定网站上下载的例题资源根本不全。

评分☆☆☆☆☆

果然便宜没好货，一打开书，一股刺鼻的味道扑面而来瞬间感觉头晕，能看吗，你这个券打折做活动就是公开卖盗版吗？京东你也要转行做骗子吗？

评分☆☆☆☆☆

很好。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

如果我用这段话来评价，说明这款产品没问题，至少85分以上，而比较垃圾的产品，我绝对不会偷懒到复制粘贴评价，我绝对会用心的差评，这样其他消费者在购买的时候会作为参考，会影响该商品销量，而商家也会因此改进商品质量。

评分☆☆☆☆☆

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